现有光场相机水下标定方法的缺乏限制了光场成像技术在水下等折射场景中的应用。针对这一问题,分别基于多层平面折射模型与多投影中心模型对典型水下场景中光场相机的场景光路与相机光路进行建模,并对相应水下标定参数进行估计。利用平面折射几何约束对光场相机的水下标定参数进行线性初始化估计,并在考虑真实光场相机内部光路畸变的条件下,基于最小化重投影误差对水下标定参数进行非线性优化。设计了模拟场景与真实水下场景的定量标定实验对所提方法的有效性进行验证。结果表明,所提方法能够较精确地对水下标定参数进行估计。在多次真实水下场景实验中,折射面法向量方向误差均小于0.8°,折射面距离误差均小于3%。定量对比实验结果表明,相较单视水下标定方法,由于所提方法利用了光场相机的多视特性,故其标定结果与真实值更为接近。

针对用非平行双目视觉系统进行水下拍摄测量时,由于折射所导致的测量误差较大、精度不高的问题,建立了基于折射光路的水下双目视觉系统测量模型,并以Agrawal方法为基础,在已知两摄像机相对位置关系的前提下,对该测量模型参数标定的方法进行了改进。为验证改进的Agrawal方法的可靠性,与Agrawal方法进行水下标定对比实验。结果表明,相较于Agrawal标定算法得到的防水罩法向量这一模型参数,提出的改进算法的结果与真实值更为接近。在此基础上,应用标定后的水下双目视觉系统测量模型对水下靶标标定点间的标准距离进行测量,测量误差平均值为-0.0134 mm,最大误差为0.2073 mm,与空气中双目视觉系统测量精度相当。